【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
「産業上の利用分野」 この発明はピアノ音等の打弦楽器音の合成に用いて好適
な楽音合成装置に関する。 「従来の技術」 自然楽器の発音メカニズムをシミュレートしたモデルを
動作させ、自然楽器音を合成する楽音合成装置が知られ
ている。打弦楽器あるいは撥弦楽器の楽音合成装置とし
ては、弦における振動の伝播遅延をシミュレートした遅
延回路および弦における音響損失をシミュレートしたフ
ィルタを含んだループ回路と、このループ回路に撥弦あ
るいは打弦の際の励起振動に相当する励振信号を発生し
てループ回路に入力する励振回路とからなる構成のもの
が知られている。なお、この種の楽音合成装置は、例え
ば特開昭63−40199号公報あるいは特公昭58−58679号公
報に開示されている。 さて、例えばピアノ音を合成する場合、自然な音質を得
るためには、その励振系たる打弦機構を忠実にシミュレ
ートする必要がある。そこで、本願出願人は、ハンマに
与える初速度、ハンマの慣性量およびハンマの弾性特性
に基づき、打弦の際のハンマおよび弦の挙動をシミュレ
ーションし、ハンマによって弦に与えられる速度寄与分
を上記励振信号としてループ回路に入力するようにした
楽音合成装置を特願平１−194580号において提案するに
至った。 「発明が解決しようとする課題」 ところで、実際のピアノのハンマにおけるフェルトは、
弾性の他、粘性を有している。そして、この粘性は、打
弦の際のハンマの挙動に少なからぬ影響を与える。例え
ば、ハンマが低速度で弦に衝突する場合には、ハンマは
それに追従して変形するが、ハンマが高速度で弦に衝突
する瞬間は、ハンマがその衝撃に追従せずに剛体のよう
に振舞う。また、ピアノに限らず、他の自然楽器におい
ても、その振動機構（例えば、ギターの場合におけるピ
ック等）は少なからず粘性を有している。しかし、従
来、楽音発生時における粘性の影響を考慮した楽音合成
装置はなかった。 この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、
粘性を有する励振機構の動作が忠実にシミュレートさ
れ、自然感に富んだ楽音を合成することができる楽音合
成装置を提供することを目的とする。 「課題を解決するための手段」 この発明は、少なくとも遅延手段を含むループ部からな
るループ手段を有し、発音指示に応答して励振信号を前
記ループ手段に入力することによって楽音信号を合成す
るようにした楽音合成装置において、前記ループ手段か
ら取り出される信号を非線形に変更して出力する非線形
手段と、前記ループ手段から取り出される信号の変化分
に応じた信号を出力する変化分発生手段と、前記非線形
手段から出力された信号と前記変化分発生手段から出力
された信号とを演算して前記ループ手段に帰還する演算
手段とを具備することを特徴としている。 「作用」 上記構成によれば、ループ手段から取り出された信号に
非線形変換を施した結果得られる信号と、ループ手段か
ら取り出された信号の変化分に応じた信号とに基づいて
ループ手段に帰還される信号が演算される。このような
動作が行われることにより、実際の自然楽器において見
られるような発音操作子および発音体の相互間に粘性が
働く場合の動作がシミュレートされ、自然感に富んだ楽
音が合成される。 「実施例」 以下、図面を参照し、この発明の一実施例を説明する。 第１図はこの発明の一実施例による楽音合成装置の構成
を示すブロック図である。１は電子楽器用の鍵盤、２は
鍵情報発生部である。ここで、鍵盤１において押鍵操作
がなされた場合、押下された鍵のキーコード情報KC、鍵
が押下されていることを示すキーオン信号KONおよび押
鍵の強さを示すイニシャルタッチ情報ITが鍵情報発生部
２から出力され、押下中の鍵が離鍵された場合にはキー
オフ信号KOFFが出力されるようになっている。 ３は弦系パラメータ形成部であり、鍵情報発生部２から
キーコード情報KC、キーオン信号KONおよびキーオフ信
号KOFFが入力され、キーコード情報KCに対応した各種制
御情報を発生する。なお、この各種制御情報については
後述する。 ４はハンマ系パラメータ形成部であり、イニシャルタッ
チ情報ITに対応したハンマの初速度を指定する情報を演
算し、キーオン信号KONがアサートされた後、所定期間
に亙って、ハンマ初速度信号Vhとして出力する。 ５は楽音形成部であり、第２図にその構成を示す。第２
図において、ループ回路510は、弦における振動の往復
伝播をシミュレートするために設けられたものであり、
遅延回路511、加算器512、フィルタ513、乗算器514、遅
延回路515、加算器516、フィルタ517および位相反転回
路518を閉ループ状に接続してなる。 ここで、遅延回路511および515は、弦における振動の伝
播遅延をシミュレートした遅延時間可変の遅延回路であ
り、弦系パラメータ形成部３によって発生される遅延情
報T1およびT2によって遅延時間が制御される。この種の
遅延時間可変の遅延回路は、例えば入力信号を遅延させ
るシフトレジスタとこのシフトレジスタの各段の遅延出
力を遅延情報T1あるいはT2に従って選択して出力するセ
レクタとによって実現することができる。遅延情報T1お
よびT2は、弦系パラメータ形成部３によってキーコード
情報KCに対応したものが与えられる。 フィルタ513および517は、弦における音響損失をシミュ
レートしたものである。通常、周波数が高い程、損失が
大きいため、これらのフィルタはローパスフィルタによ
って実現される。各フィルタ513および517には、弦系パ
ラメータ形成部３によって発生されるフィルタ演算用係
数C1およびC2が各々与えられ、これらに基づいてキーコ
ード情報KCに対応したフィルタ演算が行われる。 位相反転回路518および乗算器514は、弦の両端部におい
て振動が反射される際に起こる位相反転現象をシミュレ
ートするために設けられたものであり、楽音発生中、乗
算器514には、負の乗算係数kdが弦系パラメータ形成部
３によって与えられる。また、離鍵に伴ってキーオフ信
号KOFFが発生されると、乗算係数kdは絶対値の小さな値
に切り換えられ、楽音の急速減衰が行われる。 次に励振回路550について説明する。この励振回路550
は、ハンマおよび弦の挙動をシミュレートするものであ
る。ループ回路510における遅延回路511および515の各
出力は加算器551に入力され、加算器551から弦の速度に
相当する弦速度信号Vs1が出力される。この弦速度信号V
s1に乗算器552によって係数sadmが乗算される。なお、
この係数sadmについては後述する。 乗算器552の出力信号sadm・Vs1は、加算器553および１
サンプル周期遅延回路554からなる積分回路555によって
積分される。そして、積分回路555から、第３図に示す
ピアノの弦SPの基準線REFからの変位に相当する弦変位
信号ｘが出力され、弦変位信号ｘは減算器556の一方の
入力端に入力される。ここで、減算器556のもう一方の
入力端には後述する遅延回路569から出力されるハンマH
Mの変位（第３図参照）に相当するハンマ変位信号ｙが
入力される。そして、減算器556から、ハンマHMと弦SP
との相対変位に相当する相対変位信号ｙ−ｘが出力され
る。 ここで、弦SPがハンマHMに食い込んでいる場合、ｙ−ｘ
は正となり、弦SPとハンマHMとの間にはその食い込み量
に応じた反撥力が働く。一方、弦SPのハンマHMが軽く触
れているだけの状態あるいは弦SPからハンマHMが離れて
いる場合、ｙ−ｘは０あるいは負であり、反撥力は０で
ある。 非線形回路557は、ハンマHMが弦SPに衝突する場合に弦S
Pから受ける反撥力を演算し、該演算結果を反撥力信号
Ｆとして出力する。ここで、ハンマHMが弦SPから受ける
反撥力は、ハンマHMの弾性に起因する成分と、ハンマHM
の粘性に起因する成分を含んでいる。非線形回路557に
おいては、反撥力におけるハンマHMの弾性に起因した成
分は相対変位信号ｙ−ｘに基づいて演算され、ハンマHM
の粘性に起因した成分は相対変位信号ｙ−ｘの時間的変
化に基づいて演算される。 第４図に非線形回路557の構成を示す。第４図におい
て、557aおよび557eは各々ROM（リードオンリメモリ）
である。ここで、ROM557aに、第５図（ａ）に例示する
ようなハンマHMにおけるフェルトの弾性特性をシミュレ
ートした非線形テーブルＩが記憶されており、相対変位
信号ｙ−ｘがアドレスとして入力される。第５図（ａ）
から明らかなように、ハンマHMが弦SPから離れており、
相対変位信号ｙ−ｘが負の領域の値である場合、ROM557
aの出力値は常に０である。また、ハンマHMが弦SPに衝
突し、相対変位信号ｙ−ｘが正の値になると、ROM557a
の出力値は相対変位信号ｙ−ｘの値の増加に伴い、下側
に凸のカーブに沿って緩やかに増加する。ROM557aの出
力は、反撥力信号ＦにおけるハンマHMの弾性に起因した
成分Fsとして加算器557hに与えられる。 557bは入力信号たる相対変位信号ｙ−ｘの時間的変化△
（ｙ−ｘ）を検出するために設けられた差分回路であ
り、入力信号を１サンプル周期遅延させる遅延回路557c
と、入力信号と遅延回路557cの出力との差分を演算する
演算器557dとからなる。 ROM557eには、第５図（ｂ）に例示するような非線形テ
ーブルIIが記憶されており、相対変位信号ｙ−ｘがアド
レスとして与えられる。そして、ROM557eから読み出さ
れる相対変位情報ｙ−ｘに対応した制御情報krと、相対
変位の時間的変化△（ｙ−ｘ）とが、乗算器557fによっ
て乗算され、該乗算結果に対し、乗算器557gによって所
定の係数Ｒが乗じられ、反撥力信号Ｆにおける粘性に起
因した成分Frが求められ、加算器557hに与えられる。そ
して、ハンマHMの弾性に起因した成分FsとハンマHMの粘
性に起因した成分Frの和からなる反撥力信号Ｆが加算器
557hから出力される。 反撥力信号Ｆは乗算器558によって1/2が乗じられ、ルー
プ回路510の加算器512,516に入力される。本来ならば、
反撥力信号Ｆに対し、弦SPの速度変化に対する抵抗に相
当する係数を乗じて弦SPの速度変化への寄与分を算出
し、ループ回路510に入力すべきところであるが、本実
施例では、上述した乗算係数sadmを調整することによ
り、上記速度変化に対する抵抗を考慮している。 また、乗算器558の出力信号F/2は乗算器567によって係
数fadmが乗じられ、ハンマHMによって弦SPに与えられる
速度変化分に相当する弦速度信号βｓが得られる。この
弦速度信号βｓが遅延回路568によって１サンプル周期
遅延され、積分器555に入力される。このようにするこ
とにより、弦SPがハンマHMによって叩かれることによっ
て変位する現象がシミュレートされる。 また、反撥力信号Ｆは乗算器559に入力される。ここ
で、乗算器559には、ハンマHMの慣性量Ｍの逆数−1/Mが
乗算係数として与えられる。この結果、乗算器559から
ハンマHMの加速度に相当するハンマ加速度信号αが出力
される。このハンマ加速度信号αは、加算器560および
遅延回路561からなる積分器562によって積分され、積分
器562からハンマHMの速度変化分に相当するハンマ速度
信号βが出力される。そして、このハンマ速度信号β
は、乗算器563を介すことにより所定の減衰係数が乗算
され、ハンマ系パラメータ形成部４によって発生される
ハンマ初速度信号Vhと共に、加算器564および遅延回路5
65からなる積分器565に入力され、積分器566から前述し
たハンマ変位信号ｙが出力される。 そして、ループ回路510におけるフィルタ513の出力信号
は、弦SPの振動によって生じる直線音の楽音信号として
フィルタ６に入力される。そして、楽音信号に対し、フ
ィルタ６によってピアノの響板の共鳴効果が付与された
後、図示しないD/A（デジタル／アナログ）変換器によ
ってアナログ信号に変換され、スピーカ７から楽音とし
て発音される。 以下、本実施例の動作を説明する。打弦前の初期状態に
おいて、ハンマHMは弦SPから離れており、楽音形成部５
において、相対変位信号ｙ−ｘは負の値になっている。
このため、第５図（ａ）および（ｂ）から明らかなよう
に、ROM557aの出力FsおよびROM557eの出力krは共に０で
あり、従って、反撥力信号Ｆは０となっている。また、
遅延回路554,561,565,568および569はすべて０にリセッ
トされている。 鍵盤１の押鍵操作が行われると、鍵情報発生部から当該
鍵のキーコード情報KC、キーオン信号KONおよびイニシ
ャルタッチ情報ITが出力される。そして、弦系パラメー
タ形成部３からキーコード情報KCに対応した遅延情報T1
およびT2、フィルタ演算用係数C1およびC2が出力される
と共に、負の乗算係数kdが出力され、楽音形成部５の対
応する各部に設定される。また、ハンマ系パラメータ形
成部４によってイニシャルタッチ情報ITに応じたハンマ
初速度信号Vhが出力され、所定期間に亙って楽音形成部
５における積分器566に与えられる。 この結果、積分器566の積分値、すなわち、ハンマ変位
信号ｙが時間経過と共に負から０に向って変化する。こ
の期間、弦変位信号ｘが０であるため、相対変位信号ｙ
−ｘは負の値であり（ハンマHMと弦SPとが離れた状態に
対応）、反撥力信号Ｆは０、ハンマ速度信号βは０であ
る。従って、積分器566ではハンマ初速度信号Vhのみが
積分される。 そして、相対変位信号ｙ−ｘが０を越えて（ハンマHMが
弦SPに衝突した状態に対応）正の値になると、ROM557a
から相対変位信号ｙ−ｘに応じた大きさの反撥力信号の
弾性成分Fsが出力される。また、ROM557eから相対変位
信号ｙ−ｘに応じた制御情報krが出力されると共に、差
分回路557bから相対変位の時間的変化△（ｙ−ｘ）が出
力される。ここで、ｙ−ｘ＝０、すなわち、ハンマHMが
弦SPに衝突した瞬間は、第５図（ｂ）から明らかなよう
にkr＝０であり、反撥力信号の粘性成分Frは０となる。
そして、第５図（ｂ）に示すように、相対変位信号ｙ−
ｘが増加するに従って制御情報krが緩やかに立ち上が
り、反撥力信号の粘性成分Frが徐々に増加する。そし
て、相対変位信号ｙ−ｘがある程度大きくなると、制御
情報krは相対変位信号ｙ−ｘに対して飽和し、反撥力信
号の粘性成分FrはハンマHMと弦SPの相対変位の時間的変
化△（ｙ−ｘ）に比例するようになる。 このようにして得られる弾性成分Fsおよび粘性成分Frを
含んだ反撥力信号Ｆが加算器557hから出力され、この反
撥力信号Ｆに対し、係数−1/Mが乗算器559によって乗じ
られ、ハンマ加速度信号α（負の値）が演算される。そ
して、積分器562によってハンマ加速度信号αが積分さ
れてハンマ速度信号βが求められる。ここで、ハンマ速
度信号βは負の値となるので、積分器566では、初速度
信号Vhがハンマ速度信号βの分だけ減速されて積分が行
われ、ハンマ変位信号ｙの増加の時間的変化は徐々に鈍
くなる。また、ハンマ反撥力信号Ｆに応じた弦速度信号
βｓが発生されて積分器555によって積分され、弦変位
信号ｘが変化する。 この期間、ハンマ変位信号ｙは正方向（ハンマHMが弦SP
を押圧する方向）に増加し、相対変位信号ｙ−ｘが増加
すると共に、反撥力信号Ｆが増大する。そして、反撥力
信号Ｆに基づいて加速度信号αが出力され、ハンマ速度
信号βは負の方向（ハンマHMが弦SPから離れる方向）に
大きくなる。そして、ハンマ速度信号βの絶対値が初速
度信号Vhを越え、ハンマHMの速度の方向が弦SPから離れ
る方向に逆転すると、ハンマ変位信号ｙは負の方向に変
化する。そして、相対変位信号ｙ−ｘは徐々に小さくな
り、それに伴って反撥力信号Ｆは小さくなる。 この場合、反撥力信号Ｆにおける粘性成分Frは、相対変
位信号ｙ−ｘが大きい間は、その時間的変化△（ｙ−
ｘ）に比例した大きさとなり、相対変位信号ｙ−ｘがあ
る程度より小さくなると、粘性成分Frは小さな値に減衰
する。そして、相対変位信号ｙ−ｘ＜０、すなわち、ハ
ンマHMが弦SPから離れた状態となって打弦動作が終了す
る。 このようにして打弦動作時における反撥力信号Ｆが演算
され、この反撥力信号Ｆが、ハンマHMが弦SPに与える速
度変化の寄与分、すなわち、励振信号としてループ回路
510に入力され、ループ回路510内を循環する。そして、
ループ回路510を循環する信号が、フィルタ６に入力さ
れて共鳴効果が付与され、スピーカ７から楽音として発
音される。 本実施例によれば、以上説明したように、ハンマHMの粘
性による影響を考慮したシミュレーションを行っている
ので、ハンマHMによって弦SPに与えられる励起振動をよ
り正確に演算することができる。仮に上記粘性による影
響をシミュレートする回路を用いず、ROM557aのみに基
づいて反撥力信号Ｆを演算した場合の信号Ｆの波形が例
えば第６図（ａ）に例示するものであるとする。本実施
例のように差分回路557bによってハンマHMと弦SPの相対
変位の時間的変化△（ｙ−ｘ）を求め、この時間的変化
△（ｙ−ｘ）に応じた粘性成分を反撥力信号Ｆに含ませ
るようにすると、第６図（ｂ）に例示するように、第６
図（ａ）の波形に比べ、立ち上がりが急峻であり、高調
波成分を多く含んだ反撥力信号Ｆが発生される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a musical sound synthesizing apparatus suitable for synthesizing a stringed instrument sound such as a piano sound. "Prior Art" There is known a musical sound synthesizing device that synthesizes a natural musical instrument sound by operating a model that simulates the sounding mechanism of a natural musical instrument. A musical tone synthesizer for a plucked or plucked instrument includes a loop circuit including a delay circuit that simulates vibration propagation delay in a string and a filter that simulates acoustic loss in the string, and a plucked or plucked string in this loop circuit. There is known a configuration including an excitation circuit that generates an excitation signal corresponding to the excitation vibration in the case of and inputs the excitation signal to the loop circuit. A musical tone synthesizer of this type is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-40199 or Japanese Patent Publication No. 58-58679. Now, for example, when synthesizing a piano sound, in order to obtain natural sound quality, it is necessary to faithfully simulate the string striking mechanism that is the excitation system. Therefore, the applicant of the present application simulates the behavior of the hammer and the string at the time of striking the string based on the initial velocity given to the hammer, the inertia amount of the hammer, and the elastic characteristics of the hammer, and calculates the velocity contribution given to the string by the hammer as described above. In Japanese Patent Application No. 1-194580, we proposed a musical tone synthesizer which inputs an excitation signal to a loop circuit. "Problems to be solved by the invention" By the way, felt in the hammer of an actual piano is
In addition to elasticity, it has viscosity. And this viscosity has a considerable influence on the behavior of the hammer when striking the strings. For example, when the hammer collides with the string at low speed, the hammer deforms following it, but at the moment when the hammer collides with the string at high speed, the hammer does not follow the impact and becomes a rigid body. behave. Further, not only in the piano but also in other natural musical instruments, the vibration mechanism (for example, a pick in the case of a guitar) has a considerable viscosity. However, heretofore, there has been no musical tone synthesizer that considers the influence of viscosity when a musical tone is generated. The present invention has been made in view of the above circumstances,
An object of the present invention is to provide a musical tone synthesizing device capable of synthesizing a musical tone rich in a natural feeling by faithfully simulating the operation of a viscous excitation mechanism. "Means for Solving the Problem" The present invention has a loop unit including a loop unit including at least a delay unit, and synthesizes a tone signal by inputting an excitation signal to the loop unit in response to a sounding instruction. In the musical sound synthesizer configured as described above, a non-linear means for nonlinearly changing and outputting the signal taken out from the loop means, and a change amount generating means for outputting a signal according to a change amount of the signal taken out from the loop means, It is characterized by further comprising: an arithmetic means for arithmetically operating the signal output from the non-linear means and the signal output from the change amount generating means and feeding back to the loop means. [Operation] According to the above configuration, the signal obtained as a result of the non-linear conversion of the signal extracted from the loop means and the signal corresponding to the change in the signal extracted from the loop means are fed back to the loop means. Signal is calculated. By performing such an operation, an operation in a case where viscosity is exerted between the sounding manipulator and the sounding body as seen in an actual natural musical instrument is simulated, and a musical sound rich in a natural feeling is synthesized. . [Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a musical sound synthesizer according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 is a keyboard for an electronic musical instrument, and 2 is a key information generator. Here, when the key operation is performed on the keyboard 1, the key code information KC of the pressed key, the key-on signal KON indicating that the key is pressed, and the initial touch information IT indicating the strength of the key are pressed. The key-off signal KOFF is output from the information generator 2 and is released when the pressed key is released. Reference numeral 3 is a string system parameter forming unit which receives the key code information KC, the key-on signal KON and the key-off signal KOFF from the key information generating unit 2 and generates various control information corresponding to the key code information KC. The various control information will be described later. 4 is a hammer system parameter forming unit, which calculates information designating the initial velocity of the hammer corresponding to the initial touch information IT, and after the key-on signal KON is asserted, the hammer initial velocity signal Vh is maintained for a predetermined period. Output as. Reference numeral 5 is a musical sound forming unit, the structure of which is shown in FIG. Second
In the figure, a loop circuit 510 is provided to simulate the round-trip propagation of vibration in a string,
The delay circuit 511, the adder 512, the filter 513, the multiplier 514, the delay circuit 515, the adder 516, the filter 517, and the phase inverting circuit 518 are connected in a closed loop. Here, the delay circuits 511 and 515 are delay circuits whose delay time is variable, simulating the propagation delay of vibration in the string, and the delay time is changed by the delay information T 1 and T 2 generated by the string system parameter forming unit 3. Controlled. This kind of delay time variable delay circuit can be realized by, for example, a shift register that delays an input signal and a selector that selects and outputs the delay output of each stage of this shift register according to the delay information T 1 or T 2. it can. The delay information T 1 and T 2 are given by the string parameter forming unit 3 in correspondence with the key code information KC. Filters 513 and 517 are simulated acoustic losses in the strings. Usually, the higher the frequency, the larger the loss. Therefore, these filters are realized by low-pass filters. The filters 513 and 517 are respectively supplied with filter operation coefficients C 1 and C 2 generated by the string-system parameter forming unit 3, and filter operation corresponding to the key code information KC is performed based on them. The phase inversion circuit 518 and the multiplier 514 are provided in order to simulate a phase inversion phenomenon that occurs when vibrations are reflected at both ends of the string. The multiplication coefficient kd of is given by the string parameter forming unit 3. Further, when the key-off signal KOFF is generated in response to the key release, the multiplication coefficient kd is switched to a value having a small absolute value, and the musical sound is rapidly attenuated. Next, the excitation circuit 550 will be described. This excitation circuit 550
Simulates hammer and string behavior. The outputs of the delay circuits 511 and 515 in the loop circuit 510 are input to the adder 551, and the string speed signal Vs 1 corresponding to the speed of the string is output from the adder 551. This string velocity signal V
Multiplier 552 multiplies s 1 by the coefficient sadm. In addition,
The coefficient sadm will be described later. The output signal sadm · Vs 1 of the multiplier 552 is added to the adders 553 and 1
It is integrated by the integrating circuit 555 which is composed of the sample period delay circuit 554. Then, a string displacement signal x corresponding to the displacement of the piano string SP from the reference line REF shown in FIG. 3 is output from the integrating circuit 555, and the string displacement signal x is input to one input end of the subtractor 556. It Here, the hammer H output from the delay circuit 569, which will be described later, is applied to the other input terminal of the subtractor 556.
A hammer displacement signal y corresponding to the displacement of M (see FIG. 3) is input. Then, from the subtractor 556, the hammer HM and the string SP
A relative displacement signal y−x corresponding to the relative displacement with respect to is output. Here, if the string SP is cutting into the hammer HM, y−x
Is positive, and a repulsive force is applied between the string SP and the hammer HM according to the amount of bite. On the other hand, when the hammer HM of the string SP is only lightly touched or when the hammer HM is separated from the string SP, y−x is 0 or negative and the repulsive force is 0. The non-linear circuit 557 is designed for the string S when the hammer HM collides with the string SP.
The repulsive force received from P is calculated, and the calculation result is output as the repulsive force signal F. Here, the repulsive force that the hammer HM receives from the strings SP is due to the elasticity of the hammer HM and the hammer HM.
Contains components due to the viscosity of. In the non-linear circuit 557, the component of the repulsive force caused by the elasticity of the hammer HM is calculated based on the relative displacement signal y−x, and the hammer HM is calculated.
The component due to the viscosity of is calculated based on the temporal change of the relative displacement signal y-x. FIG. 4 shows the configuration of the non-linear circuit 557. In FIG. 4, 557a and 557e are each ROM (read only memory)
Is. Here, the ROM 557a stores a non-linear table I simulating the elastic characteristics of the felt in the hammer HM as illustrated in FIG. 5 (a), and the relative displacement signal y-x is input as an address. Fig. 5 (a)
As you can see, the hammer HM is far from the string SP,
If the relative displacement signal y−x has a negative value, ROM557
The output value of a is always 0. When the hammer HM collides with the string SP and the relative displacement signal y−x becomes a positive value, ROM557a
The output value of is gradually increased along the downward convex curve as the value of the relative displacement signal y-x is increased. The output of the ROM 557a is given to the adder 557h as a component Fs due to the elasticity of the hammer HM in the repulsive force signal F. 557b is the time change of the relative displacement signal y−x which is the input signal Δ
A delay circuit 557c which is a difference circuit provided to detect (y−x) and delays the input signal by one sample period.
And a calculator 557d that calculates the difference between the input signal and the output of the delay circuit 557c. The ROM 557e stores a non-linear table II as illustrated in FIG. 5B, and the relative displacement signal y-x is given as an address. Then, the control information kr corresponding to the relative displacement information y-x read from the ROM 557e and the temporal change Δ (y-x) of the relative displacement are multiplied by the multiplier 557f, and the multiplication result is multiplied by the multiplier. The predetermined coefficient R is multiplied by 557g, the component Fr due to the viscosity in the repulsion force signal F is obtained, and is given to the adder 557h. Then, the repulsive force signal F, which is the sum of the component Fs caused by the elasticity of the hammer HM and the component Fr caused by the viscosity of the hammer HM, is added.
It is output from 557h. The repulsive force signal F is multiplied by 1/2 by the multiplier 558 and input to the adders 512 and 516 of the loop circuit 510. Originally,
The repulsive force signal F should be multiplied by a coefficient corresponding to the resistance to the speed change of the string SP to calculate the contribution to the speed change of the string SP and input to the loop circuit 510. In the present embodiment, however, By adjusting the above-mentioned multiplication coefficient sadm, the resistance to the speed change is taken into consideration. Further, the output signal F / 2 of the multiplier 558 is multiplied by the coefficient fadm by the multiplier 567, and the string speed signal βs corresponding to the speed change given to the string SP by the hammer HM is obtained. The chord velocity signal βs is delayed by one sample period by the delay circuit 568 and input to the integrator 555. By doing so, a phenomenon in which the strings SP are displaced by being hit by the hammer HM is simulated. Further, the repulsive force signal F is input to the multiplier 559. Here, the multiplier 559 is given the reciprocal −1 / M of the inertia amount M of the hammer HM as a multiplication coefficient. As a result, the multiplier 559 outputs the hammer acceleration signal α corresponding to the acceleration of the hammer HM. The hammer acceleration signal α is integrated by an integrator 562 including an adder 560 and a delay circuit 561, and the integrator 562 outputs a hammer speed signal β corresponding to the speed change of the hammer HM. And this hammer speed signal β
Is multiplied by a predetermined attenuation coefficient through the multiplier 563, and together with the hammer initial velocity signal Vh generated by the hammer system parameter forming unit 4, the adder 564 and the delay circuit 5
The hammer displacement signal y described above is output from the integrator 566. Then, the output signal of the filter 513 in the loop circuit 510 is input to the filter 6 as a musical tone signal of a linear sound generated by the vibration of the strings SP. After the resonance effect of the soundboard of the piano is added to the tone signal by the filter 6, the tone signal is converted into an analog signal by a D / A (digital / analog) converter (not shown), and is output as a tone from the speaker 7. . The operation of this embodiment will be described below. In the initial state before striking the strings, the hammer HM is separated from the strings SP, and the tone forming unit 5
In, the relative displacement signal y−x has a negative value.
Therefore, as is clear from FIGS. 5A and 5B, the output Fs of the ROM 557a and the output kr of the ROM 557e are both 0, and thus the repulsion signal F is 0. Also,
Delay circuits 554, 561, 565, 568 and 569 are all reset to zero. When a key depression operation is performed on the keyboard 1, the key information generating unit outputs the key code information KC, the key-on signal KON, and the initial touch information IT of the key. Then, the delay information T 1 corresponding to the key code information KC from the string system parameter forming unit 3
And T 2 and the filter calculation coefficients C 1 and C 2 are output, and the negative multiplication coefficient kd is output and set in the corresponding units of the tone forming unit 5. Further, the hammer system parameter forming unit 4 outputs the hammer initial velocity signal Vh corresponding to the initial touch information IT, and supplies it to the integrator 566 in the musical sound forming unit 5 for a predetermined period. As a result, the integrated value of the integrator 566, that is, the hammer displacement signal y changes from negative to 0 with the passage of time. Since the string displacement signal x is 0 during this period, the relative displacement signal y
-X is a negative value (corresponding to the state where the hammer HM and the string SP are separated), the repulsion force signal F is 0, and the hammer speed signal β is 0. Therefore, the integrator 566 integrates only the hammer initial velocity signal Vh. Then, when the relative displacement signal y-x exceeds 0 (corresponding to the state where the hammer HM collides with the string SP) and becomes a positive value, the ROM 557a
Outputs an elastic component Fs of the repulsion force signal having a magnitude corresponding to the relative displacement signal y-x. Further, the ROM 557e outputs the control information kr corresponding to the relative displacement signal y-x, and the difference circuit 557b outputs the temporal change Δ (y-x) of the relative displacement. Here, y−x = 0, that is, at the moment when the hammer HM collides with the string SP, kr = 0 as is apparent from FIG. 5 (b), and the viscous component Fr of the repulsive force signal becomes 0. .
Then, as shown in FIG. 5 (b), the relative displacement signal y−
The control information kr gradually rises as x increases, and the viscous component Fr of the repulsion force signal gradually increases. When the relative displacement signal y-x becomes large to some extent, the control information kr is saturated with respect to the relative displacement signal y-x, and the viscous component Fr of the repulsive force signal changes with time in the relative displacement Δ of the hammer HM and the string SP. It becomes proportional to (y−x). The repulsive force signal F including the elastic component Fs and the viscous component Fr thus obtained is output from the adder 557h, and the repulsive force signal F is multiplied by the coefficient −1 / M by the multiplier 559 to obtain the hammer The acceleration signal α (negative value) is calculated. Then, the hammer acceleration signal α is integrated by the integrator 562 to obtain the hammer speed signal β. Here, since the hammer speed signal β has a negative value, in the integrator 566, the initial speed signal Vh is decelerated by the amount of the hammer speed signal β to perform integration, and the increase in the hammer displacement signal y changes with time. Gradually becomes dull. Further, the string velocity signal βs corresponding to the hammer repulsion signal F is generated and integrated by the integrator 555, and the string displacement signal x changes. During this period, the hammer displacement signal y is in the positive direction (the hammer HM is the string SP
In the pressing direction), the relative displacement signal y−x increases, and the repulsive force signal F increases. Then, the acceleration signal α is output based on the repulsive force signal F, and the hammer speed signal β increases in the negative direction (the direction in which the hammer HM moves away from the string SP). Then, when the absolute value of the hammer speed signal β exceeds the initial speed signal Vh and the speed direction of the hammer HM is reversed in the direction away from the string SP, the hammer displacement signal y changes in the negative direction. Then, the relative displacement signal y−x gradually decreases, and the repulsion force signal F decreases accordingly. In this case, the viscous component Fr in the repulsive force signal F changes with time Δ (y− while the relative displacement signal y−x is large.
x) and the relative displacement signal y−x becomes smaller than a certain value, the viscous component Fr attenuates to a small value. Then, the relative displacement signal y−x <0, that is, the hammer HM moves away from the string SP, and the string striking operation ends. In this way, the repulsive force signal F during the string striking operation is calculated, and the repulsive force signal F contributes to the change in speed applied to the strings SP by the hammer HM, that is, as an excitation signal, as a loop circuit.
It is input to 510 and circulates in the loop circuit 510. And
The signal circulating in the loop circuit 510 is input to the filter 6 to which the resonance effect is applied, and is produced as a musical sound from the speaker 7. According to the present embodiment, as described above, since the simulation considering the influence of the viscosity of the hammer HM is performed, the excitation vibration given to the string SP by the hammer HM can be calculated more accurately. It is assumed that the waveform of the signal F when the repulsive force signal F is calculated based on only the ROM 557a is, for example, as shown in FIG. 6A, without using the circuit for simulating the influence of the viscosity. As in this embodiment, the time difference Δ (y−x) of the relative displacement of the hammer HM and the string SP is calculated by the difference circuit 557b, and the viscous component corresponding to the time change Δ (y−x) is used as the repulsion force signal. If it is included in F, as shown in FIG.
As compared with the waveform of FIG. 10A, the rising edge is steeper and the repulsive force signal F containing many harmonic components is generated.
【非線形回路５５７の他の構成例】 第７図に非線形回路557の他の構成例を示す。この回路
では、相対変位信号ｙ−ｘと、この相対変位信号ｙ−ｘ
が入力されるROM557e（非線形テーブルII）の出力とを
乗算器557iによって乗算し、この乗算結果に対し、乗算
器557jによって所定の係数Ｓを乗じ、反撥力信号におけ
る弾性成分Fsを求めるようにしたものである。この構成
によれば、近似的に第５図（ａ）の非線形テーブルＩが
実現され、第４図の構成におけるROM557aを省略するこ
とができる。 なお、以上説明した実施例では、反撥力信号Ｆにおける
弾性に起因した成分と粘性に起因した成分との比率を決
定するためのS,Rなどの係数は、スイッチ，ボリューム
などの操作子によって設定するようにしても良いし、鍵
のイニシャルタッチ、アフタタッチ等に応じた値を設定
するようにしても良い。また、上記実施例では、非線形
回路を非線形テーブルを記憶したROMによって実現する
場合を説明したが、演算回路によって所期の非線形演算
を行うようにしても良い。また、遅延回路はシフトレジ
スタに限らず、RAMによって実現することも可能であ
る。また、遅延回路を含むループ回路として、前述の特
開昭63−40199号公報に開示されているウェーブガイド
を利用することも可能である。また、上記実施例では、
本発明を打弦楽器音の合成装置に適用した場合を説明し
たが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではな
く、他の撥弦楽器、管楽器等、発音メカニズムに粘性要
素を有するものに適用することにより、本発明と同様の
効果を奏するものである。また、本発明は、上記実施例
のようにデジタル回路によって実現するのみならず、ア
ナログ回路によっても実現可能であり、また、DSP（デ
ジタル信号プロセッサ）等によるソフトウェア処理によ
っても実現可能であることは言うまでもない。 「発明の効果」 以上説明したように、この発明によれば、少なくとも遅
延手段を含むループ部からなるループ手段を有し、発音
指示に応答して励振信号を前記ループ手段に入力するこ
とによって楽音信号を合成するようにした楽音合成装置
において、前記ループ手段から取り出される信号を非線
形に変更して出力する非線形手段と、前記ループ手段か
ら取り出される信号の変化分に応じた信号を出力する変
化分発生手段と、前記非線形手段から出力された信号と
前記変化分発生手段から出力された信号とを演算して前
記ループ手段に帰還する演算手段とを設けたので、発音
操作子の有する粘性をも考慮したシミュレーションがな
され、自然楽器音を忠実に合成することができるという
効果が得られる。[Another Configuration Example of Nonlinear Circuit 557] FIG. 7 shows another configuration example of the nonlinear circuit 557. In this circuit, the relative displacement signal y-x and this relative displacement signal y-x
Is multiplied by the output of the ROM 557e (non-linear table II) by the multiplier 557i, and the multiplication result is multiplied by a predetermined coefficient S by the multiplier 557j to obtain the elastic component Fs in the repulsion force signal. It is a thing. According to this configuration, the nonlinear table I of FIG. 5 (a) is approximately realized, and the ROM 557a in the configuration of FIG. 4 can be omitted. In the embodiment described above, the coefficients S, R, etc. for determining the ratio between the elastic component and the viscous component in the repulsive force signal F are set by the operators such as the switch and the volume. Alternatively, a value may be set according to the initial touch, after touch, etc. of the key. In the above embodiment, the case where the non-linear circuit is realized by the ROM storing the non-linear table has been described, but the desired non-linear operation may be performed by the arithmetic circuit. The delay circuit is not limited to the shift register and can be realized by RAM. Further, as the loop circuit including the delay circuit, it is possible to use the waveguide disclosed in the above-mentioned JP-A-63-40199. Further, in the above embodiment,
The case where the present invention is applied to a stringing instrument sound synthesizer has been described, but the scope of application of the present invention is not limited to this, and to other plucked musical instruments, wind instruments, etc. having viscous elements in the sounding mechanism. By applying it, the same effect as the present invention can be obtained. Further, the present invention can be realized not only by the digital circuit as in the above embodiment but also by the analog circuit, and also by the software processing by the DSP (digital signal processor) or the like. Needless to say. "Effects of the Invention" As described above, according to the present invention, there is provided a loop unit including a loop unit including at least a delay unit, and an excitation signal is input to the loop unit in response to a sounding instruction to generate a musical tone. In a tone synthesizer for synthesizing signals, a non-linear means for changing a signal taken out from the loop means into a non-linear form and outputting it, and a change amount for outputting a signal according to a change amount of the signal taken out from the loop means. Since the generating means and the calculating means for calculating the signal output from the non-linear means and the signal output from the change amount generating means and feeding back to the loop means are provided, it is possible to reduce the viscosity of the sounding operator. The simulation is performed with consideration given to the effect that the natural musical instrument sound can be faithfully synthesized.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
第１図はこの発明の一実施例による楽音合成装置の構成
を示すブロック図、第２図は同実施例における楽音形成
部５の構成を示すブロック図、第３図は同実施例がシミ
ュレーションを行うハンマと弦とを例示する図、第４図
は同実施例における非線形回路557の構成を示す図、第
５図は同実施例における非線形テーブルの内容を例示す
る図、第６図は同実施例の効果を説明する波形図、第７
図は同実施例における非線形回路557の別の構成例を示
すブロック図である。 ３……弦系パラメータ形成部、４……ハンマ系パラメー
タ形成部、５……楽音形成部、510……ループ回路、550
……励振回路、557……非線形回路、557b……差分回
路。FIG. 1 is a block diagram showing the construction of a musical sound synthesizing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing the construction of a musical sound forming unit 5 in the same embodiment, and FIG. 3 is a simulation of the same embodiment. FIG. 4 is a diagram showing the hammer and strings to be performed, FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the non-linear circuit 557 in the same embodiment, FIG. 5 is a diagram showing the contents of a non-linear table in the same embodiment, and FIG. Waveform diagram for explaining the effect of the example, No. 7
The figure is a block diagram showing another configuration example of the non-linear circuit 557 in the embodiment. 3 ... String system parameter forming unit, 4 ... Hammer system parameter forming unit, 5 ... Musical tone forming unit, 510 ... Loop circuit, 550
...... Excitation circuit, 557 …… Nonlinear circuit, 557b …… Differential circuit.